(57)【要約】【課題】  拡散係数等の拡散情報を得ることができる粒子計測装置を提供する。【解決手段】  試料を保持するセル１０と、電源１５と、電源１５からの電圧印加によりセル内の試料に空間周期的に変化する電界を形成する電極１１，１２と、試料に測定光を照射する光源１６と、周期的な電界が形成された状態の試料に測定光を照射することにより発生する回折光を検出する検出器１８と、電源から電極へ印加する電圧を停止または変調することにより回折光の時間的変化を生じさせる印加電圧制御部２２ａと、検出器１８により検出された回折光の時間変化に基づいて粒子の拡散に関する情報を解析する信号解析部２１とを備えた粒子計測装置であって、試料の温度調節を行う温度制御手段２６を設ける。【選択図】図１
2007198818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体中に被測定粒子群を分散させた試料を保持するセルと、電源と、電源からの電圧印加によりセル内の試料に空間周期的に変化する電界を形成する電極と、試料に測定光を照射する光源と、周期的な電界が形成された状態の試料に測定光を照射することにより発生する回折光を検出する検出器と、電源から電極へ印加する電圧を停止または変調することにより回折光の時間的変化を生じさせる印加電圧制御部と、検出器により検出された回折光の時間変化に基づいて粒子の拡散に関する情報を解析する信号解析部とを備えた粒子計測装置であって、
試料の温度調節を行う温度制御手段を設けたことを特徴とする粒子計測装置。
【請求項２】
媒体中に被測定粒子群を分散させた試料を保持するセルと、電源と、電源からの電圧印加によりセル内の試料に空間周期的に変化する電界を形成する電極と、試料に測定光を照射する光源と、周期的な電界が形成された状態の試料に測定光が照射されることにより発生する回折光を検出する検出器と、電源から電極へ印加する電圧を停止または変調することにより回折光の時間的変化を生じさせる印加電圧制御部と、検出器により検出された回折光の時間変化に基づいて粒子の拡散に関する情報を解析する信号解析部とを備えた粒子計測装置であって、
試料の温度をモニタする温度計測手段を備え、信号解析部は、温度計測手段の測定結果に基づいて信号解析部により解析された粒子の拡散に関する情報を補正することを特徴とする粒子計測装置。
【請求項３】
温度計測手段は、試料とは非接触で試料温度を計測することを特徴とする請求項２に記載の粒子計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体中の粒子の拡散による密度変化から、粒子の拡散に関する情報を光学的に計測する粒子計測装置に関する。ここで、粒子の拡散に関する情報とは、媒体中の粒子の拡散現象に関係する情報であり、拡散係数、拡散による濃度変化、屈折率変化、あるいは拡散係数から求められる粒径等の粒子情報が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、媒体中の粒子の拡散係数や濃度変化等の拡散に関する情報を測定するには、顕微蛍光分光法が用いられている。
これは、計測の対象となる粒子を蛍光分子で標識し、顕微鏡下で、これを励起照明し、蛍光を発する計測対象粒子のブラウン運動に伴う蛍光強度変化を計測することにより、計測対象粒子の拡散係数等を求めるものである（特許文献１参照）。
【特許文献１】特表平１１−５０２６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した特許文献１に開示された顕微蛍光相関分光法による粒子の光学的測定では、測定前の前処理として、計測対象粒子を蛍光分子で標識化する必要があり、標識化のための煩わしい作業を行わなければならない。
また、測定する際は、粒子に標識化処理を施してしまうことになるので、粒子を完全な自然状態で測定することができない。
さらに、顕微鏡視野下で、ブラウン運動によるφ１００μｍ程度以上の蛍光強度変動を計測する必要があるため、拡散係数が小さく、そのため、ブラウン運動速度の遅い粒子では、計測に長時間（例えば計測時間が数十秒から数千秒）を要することになる。
【０００４】
そこで、出願人は、標識化を行うことなく粒子の拡散しやすさを計測するための測定装置として、媒体中で拡散状態の粒子群に電界を印加することによって、粒子群の空間的な濃度変化による擬似的な回折格子を生成し、その回折格子による回折光を検出しつつ、電界の印加を停止して粒子群が再び拡散状態となる間の拡散光の変化から、粒子群の拡散係数と粒子径を算出することができる粒子計測装置を提案している（特願２００４−２６６７６８号）。
すなわち、媒体中に拡散している粒子群はゼータ電位を有しているため、粒子群に対して空間に対し周期的に変化する電界を印加することにより、粒子群はその電界に応じて媒体中を移動して凝集するようになり（静電泳動作用）、粒子群に空間周期的な濃度変化が生じ、粒子群による擬似的な回折格子（密度回折格子ともいう）が生成される。密度回折格子が形成された状態で電圧の印加を停止すると、粒子群は濃度が均一となるように再び拡散し、密度回折格子が消失する。一般に、粒子群の粒径が小さいほど早く消失する傾向があるので、密度回折格子の生成状態から消失までの間、測定光を照射して回折光を検出することにより、回折光の消失に要する時間を計測し、これにより拡散方程式（後述）を利用して粒子群の拡散係数、粒径を求めることができる。
【０００５】
しかしながら、静電泳動などの電気的な泳動作用により媒体中の粒子を移動させて密度回折格子を形成すると、印加電圧の影響で、単に粒子を移動させるだけではなく、媒体温度を上昇させてしまう。
一般に、拡散係数は、次式（１）で示されるアインシュタインストークスの関係により、温度（Ｔ）に依存する。
Ｄ＝  ＫＢＴ／  ３πμ０ｄ      ・・・・・（１）
ここで、Ｄは拡散係数、ＫＢはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、μ０は液体の粘性率、ｄは粒子径である。
【０００６】
このように、拡散係数は温度に比例するため、電気的な泳動作用によって、試料の温度が変動すると、温度変動の影響を受け変動した拡散係数を求めることになる。
【０００７】
そこで本発明は、粒子に標識化処理を施すことなく、さらに、温度変化の影響を受けることなく、拡散係数等の拡散情報を得ることができる粒子計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明の粒子計測装置は、媒体中に被測定粒子群を分散させた試料を保持するセルと、電源と、電源からの電圧印加によりセル内の試料に空間周期的に変化する電界を形成する電極と、試料に測定光を照射する光源と、周期的な電界が形成された状態の試料に測定光を照射することにより発生する回折光を検出する検出器と、電源から電極へ印加する電圧を停止または変調することにより回折光の時間的変化を生じさせる印加電圧制御部と、検出器により検出された回折光の時間変化に基づいて粒子の拡散に関する情報を解析する信号解析部とを備えた粒子計測装置であって、試料の温度調節を行う温度制御手段を設けるようにしている。
【０００９】
また、上記課題を解決するためになされた本発明の他の粒子計測装置は、媒体中に被測定粒子群を分散させた試料を保持するセルと、電源と、電源からの電圧印加によりセル内の試料に空間周期的に変化する電界を形成する電極と、試料に測定光を照射する光源と、電源からの電圧印加によりセル内の試料に空間周期的に変化する電界を形成する電極と、試料に測定光を照射する光源と、周期的な電界が形成された状態の試料に測定光が照射されることにより発生する回折光を検出する検出器と、電源から電極へ印加する電圧を停止または変調することにより回折光の時間的変化を生じさせる印加電圧制御部と、検出器により検出された回折光の時間変化に基づいて粒子の拡散に関する情報を解析する信号解析部とを備えた粒子計測装置であって、試料の温度をモニタする温度計測手段を備え、信号解析部は、温度計測手段の測定結果に基づいて信号解析部により解析された粒子の拡散に関する情報を補正するようにしている。
このとき、温度計測手段は、試料とは非接触で試料温度を計測するようにしてもよい。
【００１０】
これらの発明によれば、媒体中に被測定粒子群を分散させた試料をセル内に入れて保持した状態で、電極に電源からの電圧を印加し、セル内の試料が導入された空間に対して周期的に変化する電界を形成する。すると電気的な泳動作用により、試料中の粒子群には電界の空間周期に対応した空間周期的な濃度変化が発生し、粒子群による密度回折格子が生じるようになる。光源から密度回折格子が発生している試料に向けて測定光を照射することで、密度回折格子による回折光が生じるので、検出器によって回折光を検出する。その後、印加電圧制御部は、密度回折格子が発生している状態で電極へ印加する電圧を停止または変調することで静電泳動が生じないようにすると、粒子群は徐々に拡散して濃度変化するので、検出器は回折光の時間的変化を観測するようになる。信号解析部は、検出器で検出された回折光の時間変化データを解析し、拡散係数などの粒子の拡散に関する情報を得る。
【００１１】
このときの拡散による粒子の濃度変化は、次式（２）で示される拡散方程式で表現することができる。
【００１２】
【数１】
2007198818.tif 000003
ここで、ｕ（ｘ，ｔ）は粒子濃度、ｘは拡散による粒子の移動方向の位置座標、ｔは時間、Ｄは拡散係数である。
予め、粒子ごとに、粒子濃度の変化と回折光強度の変化との関係を求めておく。そして、測定対象の粒子を含む試料について、回折光強度の経時変化を測定し、データを蓄積する。蓄積した経時データに基づいて、（２）式から拡散係数を求めることができる。
【００１３】
粒子で密度回折格子を形成させるための電気的な泳動方法としては、荷電粒子に直流電圧を印加して電気的に泳動させる静電泳動の他に、分極粒子に交流電圧を印加して電気的に泳動させる誘電泳動が挙げられる。
【００１４】
測定光としてはレーザ光が好ましいが、これに限らず、ＬＥＤによる光、分光器で分光された光、干渉フィルタやバンドパスフィルタ等で波長範囲が制限された光を用いてもよい。この場合、使用する光の波長幅は数十ｎｍ以下の狭い幅にするのがより好ましい。
【００１５】
また、試料を分散させる媒体としては、測定対象物である粒子を泳動できるものであればよく、水等の液体、油粘度の高い流体、ゲル、内部で粒子が移動可能な固体などを用いることができる。
【００１６】
この測定の際に、温度制御手段が、試料の温度が一定となるように温度調節を行う。温度調節手段としては、ペルチェ素子や温浴、媒体との熱交換、気化熱による冷却などの公知の手段が利用できる。これにより、試料を一定温度に維持しながら、拡散に関する情報の測定を行うことができる。
【００１７】
あるいは、温度計測手段が、試料の温度をモニタし、その測定結果に基づいて、上述した（１）式を用いて、温度変化の影響を補正する。これにより、試料の温度が変化しても、ある温度における拡散係数を計算により求めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、粒子に標識化処理を施すことなく、さらに、温度変化の影響を受けることなく、あるいは、温度変化の影響を補正により及ばないようにして、拡散係数等の拡散情報を得ることができる。
【００１９】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
上記発明において、温度計測手段は、試料と非接触で試料温度を計測するようにしてもよい。これにより、試料に、電気的、光学的な影響を与えることなく、温度を測定することができるので、試料中の粒子の拡散現象に影響を及ぼすことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００２１】
（実施形態１）
図１は、本発明の一実施形態である粒子計測装置の全体構成を示す概略構成ブロック図であり、図２はセル部分の構成および温度センサの取り付け方法の一例を説明する図であり、図３は温度調節機構の構成を説明する図である。また、図４はセル部分の電極配置を説明する模式図であり（図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図）、図５はセル部分における静電泳動作用を説明する図である。
この実施形態は荷電粒子の粒子計測を行うものである。
【００２２】
粒子計測装置１は、セル１０、電極１１、電極１２、電源１５、光源１６（本実施例ではレーザ光源を使用）、レンズ光学系１７、検出器１８（例えばフォトダイオード）、アパーチャ１９、温度センサ２５（例えば熱電対）、温度調節機構２６を備えている。
【００２３】
試料を保持するセル１０は、図２や図４に示すように、互いに微小な隙間を開けて対向する平行な透明ガラス製のセル壁面１０ａ、１０ｂを含んでおり、使用状態ではこれらのセル壁面１０ａ、１０ｂは鉛直方向に沿うように配置されている。セル壁面１０ａ、１０ｂには、互いに対向する位置にそれぞれ一定間隔を開けて櫛型を形成する多数の指部１１ａ、１２ａが形成された透明導電膜からなる電極１１、１２が形成されている。電極１１、１２には、電源１５から＋又は−のいずれかの直流電圧が選択的に供給される。
【００２４】
電極１１，１２への電圧供給により、試料セル１０内の試料には指部１１ａ、１２ａのパターンに応じた空間周期を有する電界が印加されることになる。なお、電極１１、１２の材料としては、例えばＩＴＯを用いることが好ましい。このＩＴＯは屈折率が２．０程度であり、セル１０（１０ａ、１０ｂを含む）の透明ガラスとして屈折率２．０程度の高屈折率ガラス（例えばオハラ社製商品名ｓ−ＬＡＨ７９；屈折率２．０）を用いることで、電極１１、１２と屈折率差をなくすことにより、後述する測定光（レーザ光）の照射時に電極自身による回折光が実質的に発生することを抑えるようにしてある。
【００２５】
試料セル１０の一方のセル壁面１０ａ側には、光源１６から測定光であるレーザ光がレンズ光学系１７を介して照射される。セル１０を挟んで反対側には、試料セル１０を通過するレーザ光の回折光を検出するための検出器１８が配置されている。検出器１８は、光源１６からのレーザ光の光軸に対して回折光を検出できるよう調整可能にしてあり、さらに検出器１８の直前には不要なノイズ光を避けるためのアパーチャ１９が配置してある。
【００２６】
温度センサ２５は、試料セル１０内の試料温度をモニタできる位置に取り付けられる。例えば図２（ａ）に示すように、温度センサ２５としての熱電対やサーミスタを、直接、試料内に入れるようにしてもよい。その場合は、回折光や電界分布に影響を与えないような位置に温度センサ２５を入れる必要があるため、セル１０は電極１１、１２が形成される領域よりも横方向に少し大きくして取り付けスペースを確保する。また、図２（ｂ）に示すように、セル１０の側壁（例えば上面壁）に接触させて間接的に測定するようにしてもよい。間接的に試料温度を測定する場合は、実際の温度と温度差を生じる場合があるので、予め、測定温度と実際の試料温度との対応テーブルを作成し、実測温度から対応テーブルを参照して試料温度を推定するようにしてもよい。
【００２７】
温度調節機構２６は、セル１０の温度を調整する。図３は、セル１０の周囲に形成した温度調節機構２６の一例を示す図である。この温度調節機構２６は、温度調節機構本体２６ａとセル温調部２６ｂとからなる。温度調節機構本体２６ａは、図示しない加熱冷却機構により液体試料の温度が制御できるようにしてあり、温度センサ２５による温度測定結果に基づいて試料の温度が制御される。セル温調部２６ｂは、セル１０に密着するように循環流路３７が形成してあり、温度調節機構本体２６ａから流路３８および流路３９を介してされた水、油等の流体（熱媒体）がセル温調部２６ｂに供給、排出されるようにしてある
【００２８】
また、粒子計測装置１は、さらに制御系として、図１に示すように、装置全体の制御を行う制御部２０および制御部２０により制御される信号解析部２１、印加電圧制御部２２ａ、液輸送・回収部２３を備えている。これら制御系はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータシステムにより構成される。
【００２９】
信号解析部２１は、検出器１８で検出した回折光の検出信号を取り込んで、回折光の時間変化等の解析を行う。印加電圧制御部２２ａは、電源１５からの出力電圧を電極へ印加するときの電圧の電圧値、オンオフのタイミング等の制御を行う。
【００３０】
液輸送・回収部２３は、セル１０に取り付けられている図示しない液体供給弁、排出弁を制御して試料のセル１０への注入、排出を行う。
【００３１】
次に、以上の構成からなる実施形態による測定動作を、その原理とともに図を用いて説明する。
セル１０内には、被測定粒子を水などの媒体中に分散させた状態の試料が充填されている。通常、媒体中に分散している粒子の表面は、＋もしくは−の表面電位（ゼータ電位）を持っており、帯電している。電極１１、１２に、粒子がもつ荷電と同じ極性の電圧を印加する。
例えば、粒子が＋の電化を持っている場合には、電極１１、１２には＋の電圧が印加される。ここで、粒子のゼータ電位が小さい場合には、分散剤（界面活性剤）や、媒体液のＰＨ値を変化させるなどの方法で表面電位を調整するようにする。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、試料Ｗ中の被測定粒子Ｐが＋の電荷をもっているとして、電極１１、１２に＋電位を印加する。これにより、各粒子Ｐはクーロン力により電極１１、１２の各指部１１ａ、１２ａに対して反発し、図５（ｂ）に示すように、各指部１１ａ、１２ａの間に移動し（静電泳動）、多数の粒子Ｐによって指部パターンに応じた空間周期を有する擬似的な回折格子（密度回折格子）が生成される。この状態で試料セル１０に対して測定光であるレーザ光を照射すると、多数の粒子Ｐによる擬似的な回析格子（密度回析格子）により測定光は回析される。
【００３３】
このとき、電極１１、１２の隣接する指部１１ａ間、指部１２ａ間の距離をΔ、レーザ光の波長をλ、回折角をθ、次数をｍとすると、
ｍλ＝Δ・ｓｉｎθ    ・・・（３）
の関係が成立する。
【００３４】
例えば、λ＝０．６３２８μｍ、指部１３ａ間の距離Δを３μｍとしたとき、１次の回折光はθ≒１２°の角度に現れる。
検出器１８は、レーザ光の光軸に対してこの角度θの位置に配置されており、この回折光の強度を検出する。
【００３５】
図５（ｂ）に示すように、試料に対して電圧により擬似的な回折格子（密度回折格子）が生成されている状態から、電極１１、１２への電圧印加を停止して電界を消失することにより静電泳動を停止させる（あるいは変調により実質的に静電泳動を停止させる）と、図５（ｃ）に示すように、各粒子Ｐは再び拡散状態に戻ろうとする。
粒子Ｐの拡散により、擬似的な回折格子は消滅し、回折光も消失する。電界の消失時点から回折光が消失する時間は、粒子の拡散時間に依存するので、回折光の消失時間を計測することにより、以下に示すように、粒子の拡散係数Ｄを算出することができる。
【００３６】
図６に電極１１、１２に対する電圧のＯＮ／ＯＦＦのタイミングと、回折光強度の関係の例をグラフで示す。粒子Ｐの径が大きい場合には、電界の消失時点から粒子Ｐが拡散して回折格子が消失するまでに要する時間が長く、逆に粒子Ｐの径が小さい場合にはその時間は短くなる。
【００３７】
拡散による粒子Ｐの濃度変化は、上述した（２）式、すなわち拡散方程式によって表される。
粒子濃度変化に対する回折光強度の変化を予め求めておくことにより、回折光強度の経時変化を検出することで、（２）式を用いて粒子Ｐの拡散係数Ｄを算出することができる。
【００３８】
拡散係数は、上述したように、（１）式で示されるアインシュタインストークスの関係により、温度（Ｔ）に依存する。
したがって、計測時の温度を一定に維持しておく必要がある。図２、図３で説明したように、温度センサ２５により試料温度を計測し、計測した試料温度に基づいて温度調節機構２６を作動し試料温度を一定に維持するようにする。
これにより、一定温度の下で拡散係数を計測することができる。
【００３９】
続いて、その他の本実施形態における変形例について説明する。温度調節機構２６の変形実施例として、温調装置本体２６ａが循環流路３７を流れる外部流体を常に一定温度にしてその流量を充分に確保して液体試料との熱交換を充分に行い、積極的に一定温度に維持するようにしてもよい。この場合は、敢えて温度センサ２５による温度モニタを行う必要はなく、温度調節機構２６（温度調節機構２６ａおよびセル温調部２６ｂ）のみで一定温度に維持することができる。
【００４０】
また、上述した実施例では、セル１０の周囲のみを部分的に一定温度に維持させるようにしたが、セル１０の部分的な温調とともに、検出器１８までの広い測定空間全体を恒温領域にすればなおよい。
【００４１】
図７は、温度センサ２５として放射温度計３１を用いたときの温度調節機構２６を示す図である。この場合、液体試料に直接触れることなく、液体試料の温度を測定し、温度調節機構２６に温度情報を送ることになる。
【００４２】
図８は、温調装置本体２６ｃとして冷却スプレー３２（あるいは冷却ファン）を用いたときの温度調節機構２６を示す図である。このように強制的な冷却機構を設けて温調してもよい。
【００４３】
（実施形態２）
上記実施形態１では、セル１０の周囲を一定の温度に維持することで、温度変化の影響を除去したが、本実施形態ではセル１０の温度を一定にする代わりに、試料の温度変化に応じて、粒子の拡散に関する情報の測定結果に対する補正を行う。
図９は、本実施形態を示す概略構成図である。図１と同じものについては、同符号を付すことにより、説明を省略する。
粒子計測装置２では、拡散係数の算出を行う際に、温度センサ２５の検出データが信号解析部２１に送られるように構成されるとともに、信号解析部２１に、補正部２７が付加されている。信号解析部２１は、（２）式に基づいて、拡散係数Ｄを算出する。補正部２７は、温度センサ２５から送られてきた温度データを用いて、算出した拡散係数Ｄの温度補正を行う。
【００４４】
これにより、測定中にセル１０の温度が変化した場合でも、温度補正を行った拡散係数を得ることができる。
【００４５】
（実施形態３）
次に、誘電泳動を利用して分極粒子について粒子計測を行う場合について説明する。
図１０は、本発明の他の一実施形態である粒子計測装置の動作原理を説明する図である。
試料を保持するセル１０’の一壁面を構成するガラス基板４２上に（ガラス基板４２以外のセル１０’の壁面は図示を省略している）、２本の平行な直線状電極片１３ａ、１３ｂの対と、同じく２本の平行な直線状電極片１４ａ、１４ｂの対とを交互に配列することにより、回折格子兼電極１１’が構成される。回折格子兼電極１１’に交流電源１５’から交流電圧を印加する。電極１３ａ、１３ｂに対して、電極１４ａ、１４ｂが反対極となるようにして、交流電圧を印加することにより、周期的な電界が形成され、電界（電気力線）が集中する１３ａ−１４ｂ間、および１４ａ−１３ｂ間に、誘電泳動によって粒子が凝集する。粒子が凝集する領域Ｑは、回折格子兼電極１１’の格子間隔（Ｌ）に対し、その２倍の周期（２Ｌ）で一定間隔ごとに形成される。粒子が凝集する領域Ｑは、他の領域より粒子密度が高く、屈折率が異なることから、格子間隔２Ｌの密度回折格子が形成されることになる。
【００４６】
光源１６、レンズ光学系１７を用いて、回折格子兼電極１１’に向けて光を照射すると、回折格子兼電極１１’により生じる本来の回折光パターンが発生するとともに、密度回折格子による回折光パターンが重畳して発生するので、光検出器１８を新しく発生した回折光パターンの一次光、二次光、・・・が検出できる位置のいずれかに合わせて、新しく発生した回折光を計測するそして、電圧印加を停止（あるいは変調）すると、粒子が領域Ｑから拡散することにより、新しく発生した回折光パターンの一次光、二次光が経時的に消失するので、その変化を測定することにより、拡散方程式に基づいて拡散係数を求めることができる。
【００４７】
図１１は、図１０の動作原理に基づく粒子計測装置の全体構成を示す概略構成ブロック図である。図１、図１０と同じものについては、同符号を付すことにより、説明を一部省略する。
粒子計測装置３は、セル１０’、回折格子兼電極１１’、交流電源１５’、光源１６、レンズ光学系１７、検出器１８、アパーチャ１９、制御部２０、信号解析部２１、印加電圧制御部２２ａ’、液輸送・回収部２３、温度センサ２５、温度調節機構２６とから構成される。
光源１６とレンズ光学系１７は、セル１０’の回折格子兼電極１１’に測定光を照射するようにしてある。なお、この図の例では、セル１０’の回折格子兼電極１１’に垂直入射させているが、入射角は図１０に示したものと同様に傾斜させてもよい。
回折格子兼電極１１’を通過した透過回折光は、回折格子兼電極１１’による複数次数の回折光パターンＡ（図中太線で示す）と、密度回折格子による複数次数の回折光パターンＢ（図中細線で示す）とを発生するが、このうち回折光パターンＢのいずれかの回折光が発生する角度に合うように、図示しない角度調整機構により、検出器１８を位置調整してある。
【００４８】
交流電源１５’は、交流周波数、電圧値が可変であり、印加電圧制御部２２ａ’の制御により、所望の交流電圧が印加および停止（あるいは変調）できるようにしてある。
【００４９】
制御部２０は、信号解析部２１、印加電圧制御部２２ａ’、液輸送・回収部２３を含む装置全体の制御を行う。
信号解析部２１は、制御部２０による制御の下で、電圧印加前後における検出器１８による検出信号を収集し、上述した式（２）に基づいて、拡散係数を算出する。印加電圧制御部２２は、制御部２０による制御の下で、回折格子兼電極１１’への（交流）電圧印加の制御を行う。液輸送・回収部２３は、セル１０に接続された図示しない弁機構の開閉制御により、セル１０に設けた供給路３５、排出路３６を介して（図１２参照）液体試料の供給、排出を行う。
【００５０】
温度センサ２５は、試料の温度をモニタできる位置に取り付けられる。図１２は、温度センサの取り付け位置を示す図であるが、セル１０をセル１０’、電極１１を回折格子兼電極１１’に変更した点以外は、図２と同様であるので説明を省略する。また、図７で説明したものと同様に、温度センサ２５として放射温度計を用いてもよい。
温度調節機構２６は、セル１０’の周囲の温度を調整する。図１３は温度調節機構２６の一例を示す図である。温度調節機構２６についてもセル１０をセル１０’に代えただけであり、説明を省略する。
【００５１】
本実施形態においても、温度センサ２５により試料温度を計測し、計測した試料温度に基づいて温度調節機構２６を作動し試料温度を一定に維持するようにする。これにより、一定温度の下で拡散係数を計測することができる。
【００５２】
図１５は、さらに変形例として、温度調節機構２６のセル温調部２６ｂに電子冷却（加熱）機構を用いた場合を説明する図である。この場合のセル温調部２６ｂは、断熱構造体５０、保温フレーム５１、電子冷却機５２、放熱器５３、温度センサ５４、電子冷却機温度制御部５６とから構成される。
断熱構造体５０は、外部との熱の移動を抑えるためのものであり、断熱材で形成される。断熱構造体５０には光を通過させるための光入射窓５０a、光出射窓５０ｂが形成してある。
断熱構造体５０の内側には、セル１０’を内側空間にセットするための保温フレーム５１が設けてある。保温フレーム５１は良熱導電性材料である銅、アルミ等の金属で形成され、その底面は電子冷却機５２に熱的に接続されている。また、保温フレーム５１の壁面のうちで光入射窓５０a、光出射窓５０ｂに面する部分には、光入射窓５１a、光出射窓５１ｂが形成してある。したがって、光源１６からの光を、光入射窓５０a、光入射窓５１a、セル１０’、光出射窓５１ｂ、光出射窓５０ｂの順で通過させてセルを透過した光を検出器１８に導くことができるようにしてある。
電子冷却機５２は、ペルチェ素子を用いており、電子冷却機温度制御部５６による制御の下で、保温フレーム５１を介して、セル１０’の温度が設定温度になるように冷却（または加熱）する。
本変形実施例においても、温度センサ５４により試料温度を計測し、計測した試料温度に基づいて電子冷却機５２を作動し、試料温度を一定に維持するようにする。これにより、一定温度の下で拡散係数を計測することができる。
【００５３】
（実施形態４）
上記実施形態３では、セル１０’により誘電泳動を生じさせるとともに、セル１０’の周囲を一定の温度に維持することで、温度変化の影響を除去したが、本実施形態では、セル１０’により誘電泳動を生じさせ、実施形態２と同様に試料の温度変化に応じて、粒子の拡散に関する情報の測定結果に対する補正を行うようにしている。
図１４は、本実施形態を示す概略構成図である。図９、図１１と同じものについては、同符号を付すことにより、説明を省略する。
粒子測定装置４では、拡散係数の算出を行う際に、温度センサ２５の検出データが信号解析部２１に送られるように構成されるとともに、信号解析部２１に、補正部２７が付加されている。信号解析部２１は、式（２）に基づいて、拡散係数Ｄを算出する。補正部２７は、温度センサ２５から送られてきた温度データを用いて、算出した拡散係数Ｄの温度補正を行う。
これにより、測定中にセル１０’の温度が変化した場合でも、温度補正を行った拡散係数を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、液体試料中の粒子の拡散係数を計測する粒子計測装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態である粒子計測装置の全体構成を示す概略構成図。
【図２】セル部分の一例の構成および温度センサの取り付け方法を説明する図。
【図３】温度調節機構の一例の構成を説明する図。
【図４】セル部分の電極配置を説明する模式図。
【図５】セル部分における静電泳動作用を説明する図。
【図６】拡散による回折光強度の時間的変化を説明する図。
【図７】温度センサに放射温度計を用いた例を示す図。
【図８】温度調節機構に冷却スプレーを用いた例を示す図。
【図９】本発明の他の一実施形態である粒子計測装置の全体構成を示す概略構成図。
【図１０】セル部分における誘電泳動作用を説明する図。
【図１１】本発明の他の一実施形態である粒子計測装置の全体構成を示す概略構成図。
【図１２】セル部分の一例の構成および温度センサの取り付け方法を説明する図。
【図１３】温度調節機構の一例の構成を説明する図。
【図１４】本発明の他の一実施形態である粒子計測装置の全体構成を示す概略構成図。
【図１５】温度調節機構に電子冷却（加熱）機構を用いた変形例を説明する図。
【符号の説明】
【００５６】
１、２：  粒子計測装置
１０、１０’：  セル
１１、１２：  電極
１１’：  回折格子兼電極
１５：  電源
１５’：  交流電源
１６：  光源（レーザ光源）
１７：  レンズ光学系
１８：  検出器
２０：  制御部
２１：  信号解析部
２２、２２’、２２ａ、２２ａ’：  印加電圧制御部
２５：  温度センサ
２６：  温度調節機構
２７：  補正部
【図１】
2007198818.tif 000004
【図３】
2007198818.tif 000005
【図４】
2007198818.tif 000006
【図６】
2007198818.tif 000007
【図７】
2007198818.tif 000008
【図８】
2007198818.tif 000009
【図９】
2007198818.tif 000010
【図１０】
2007198818.tif 000011
【図１１】
2007198818.tif 000012
【図１３】
2007198818.tif 000013
【図１４】
2007198818.tif 000014
【図１５】
2007198818.tif 000015
【図２】
2007198818.tif 000016
【図５】
2007198818.tif 000017
【図１２】
2007198818.tif 000018